[发明专利]7A04铝合金机匣体类零件多向模锻工艺与模具

说明书

技术领域

本发明属于金属材料塑性成形技术领域，特别涉及用于枪械7A04铝合金机匣体类零件的多向模锻生产工艺与模具。

背景技术

7A04铝合金比强度和比刚度高，但塑性差，塑性变形流动阻力大，且速度敏感性强。目前，国内军工系统对于7A04铝合金机匣体类零件，传统的方法是采用模锻锤上开式模锻工艺生产，其工艺流程为下料→加热→制坯→预锻→加热→终锻→切边。其工艺存在的主要问题是，飞边金属损耗大，机加工余量和锻件公差大，材料利用率仅为41.4％，因锤模锻速度高(5000～6000mm/s)，常因速度敏感性强而引起锻件表面裂纹。刘川林、曹洋、黄美平等“机匣等温成形工艺数值模拟”(制造技术与实践，2004(4)，35～38)采用DEFORM3D软件对机匣等温成形工艺进行了数值模拟，模拟结果表明可以采用等温模锻工艺来成形LC4(7A04)铝合金机匣锻件，最大成形力为4700KN，模锻时假设上模压下速度为6mm/s，而不是实际的等温模锻成形速度。徐铁汉“7A04铝合金机匣工艺研究与应用”(制造技术与实践，2005(5)，31～34)叙述了7A04铝合金机匣等温成形工艺的研究与应用情况，7A04铝合金锻造温度为420℃，采用垂直分模剖分式镶块模具结构，模具加热温度为400℃，在5000KN油压机上模锻成形；还说明了采用传统工艺生产的普通锻件重1.45Kg，用料2.415Kg，而等温成形锻件重1.00Kg，用料1.65～1.75Kg，其材料利用率为58.8％。但该文未说明等温成形的实际成形速度。刘润广、刘芳、道淳志等，在“7075铝合金防扭臂下接头等温体积成形工艺的研究”(锻压技术，1999，24(5)：6～9)提出的等温模锻成形工艺用于等温锻造的压力机的变形速度为0.05～0.5mm/s，生产效率极低。现有的等温模锻成形工艺是将模具和毛坯(经过制坯的毛坯)保持在恒定的高温(t＝420℃)时模锻成形，其优点是可一次成形出形状复杂的锻件，所需模锻力小，锻件材料利用率比普通模锻大为提高，但因用于等温锻造的压力机的变形速度为0.05～0.5mm/s生产效率极低，且模具一直处于高温状态(400℃)导致使用寿命低。

迄今为止，除夏巨谌、胡国安等人发表的“机匣体多向模锻热力耦合数值模拟”(锻压技术，2007，32(3)：12～15)涉及本发明技术外，未见国内外有相同技术的研究与应用报道；“机匣体多向模锻热力耦合数值模拟”工艺采用一次模锻成形，只适合于加工形状简单、变形均匀的机匣体类零件。

发明内容

本发明提供7A04铝合金机匣体类零件多向模锻工艺，并提供实现多向模锻工艺的多向模锻模具，目的在于有效克服现有开式模锻工艺和等温模锻工艺存在的问题。

本发明的一种7A04铝合金机匣体类零件多向模锻工艺，顺序包括下料、加热、制坯、再加热、多向模锻步骤，其特征在于，所述多向模锻步骤过程为：

(1)用多向模锻模具对加热的7A04铝合金辊锻毛坯多向预锻成形，将毛坯放入多向模锻模具的预锻模膛，毛坯温度为430℃～450℃，所述模具上、下半凹模的温度为200℃～220℃；相对于预先设计的终锻件，所得预锻件内凹槽槽深在大头端未到位，锻件两侧凸台未成形；

(2)再用多向模锻模具对预锻成形的模锻件实现多向终锻成形，将预锻件翻转180°放入多向模锻模具的终锻模膛内，预锻件温度≥350℃，模具上、下半凹模的温度为200℃～220℃，得到无飞边的机匣体模锻件。

本发明的多向模锻模具，包括对称的上、下半凹模，预锻凸模、终锻凸模、预锻凸模固定板、终锻凸模固定板以及模架，模架由上、下模座组成，分别用于固定上半凹模以及下半凹模，其特征在于：

上半凹模与下半凹模具有凸形截面，为水平对称分模结构；所述预锻凸模与终锻凸模具有凸形截面，位于模具纵向对称线的左右两边；上、下半凹模对应预锻凸模部位没有用于成形锻件两侧凸台的型槽，上、下半凹模对应终锻凸模部位具有用于成形锻件两侧凸台的型槽；预锻凸模对应于锻件大头端的凸模高度比终锻凸模的凸模高度少8～9mm，预锻凸模其他部位凸模高度比终锻凸模的凸模高度多2～3mm；终锻凸模与上、下半凹模所构成的终锻模膛的形状及尺寸与预先设计的机匣体终锻热锻件形状及尺寸完全相同。

所述的多向模锻模具，其特征在于：

所述上半凹模对应预锻凸模和终锻凸模前后两端均设有3°～5°的拔模斜面，下半凹模和下模座对应预锻件和终锻件大小两端设置有顶出孔；

所述上半凹模和下半凹模均设置有导正销和导正孔；